發(fā)布時間：2021-03-04 04:15

　　隨著汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展和人們環(huán)保意識的日益增強,碳纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料因其優(yōu)異的力學(xué)性能以及質(zhì)輕、可回收再加工的優(yōu)點,在替代部分汽車鋼材部件上極具潛力。但是,碳纖維由于表面較為光滑且呈現(xiàn)化學(xué)惰性,與熱塑性樹脂的粘結(jié)性能較差,使碳纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能難以滿足汽車較高的安全性能要求。因此,需要對碳纖維進行表面改性,以改善碳纖維與熱塑性樹脂的界面性能,拓展碳纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。本課題采用環(huán)境友好的低壓等離子體處理方法,對碳纖維進行表面改性,并制備碳纖維（CF）/聚丙烯（PP）微復(fù)合材料;通過微觀形貌分析、表面化學(xué)成分分析、表面浸潤性測試以及拉伸強度和界面剪切強度測試,研究低壓等離子體處理對碳纖維性能和CF/PP微復(fù)合材料界面性能的影響;利用ABAQUS軟件建立微球脫粘2D模型,分析CF/PP微復(fù)合材料的界面性能。具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下:第一部分,對碳纖維進行不同功率、不同時間的低壓等離子體處理,并對比分析處理前后碳纖維的性能變化。結(jié)果表明,經(jīng)低壓等離子體處理后,碳纖維表面粗糙度明顯增加,Ra（算數(shù)平均粗糙度）和Rq（均方根粗糙度）分別提高... 

【文章來源】：東華大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

碳纖維石墨平面網(wǎng)層結(jié)構(gòu)

Botelho等[32]通過拉伸、壓縮、剪切實驗，研究不同碳纖維含量對碳纖維/聚酰胺復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明復(fù)合材料的彈性模量、拉伸強度、壓縮強度均隨碳纖維含量的增加而增加。1.3.2復(fù)合材料界面性能及表征1.3.2.1復(fù)合材料界面特征復(fù)合材料從結(jié)構(gòu)上包括三相，即增強相、基體相和界面相。其中界面相對復(fù)合材料的力學(xué)性能控制起到十分重要的作用，它不僅連接著增強相與基體相，還是傳遞著應(yīng)力及其他重要信息。界面不是沒有厚度的面，而是具有納米以上尺寸的厚度，其與基體相和增強體相在結(jié)構(gòu)上有著明顯的差別[33]，如圖1-2所示。圖1-2復(fù)合材料界面示意圖纖維增強樹脂基復(fù)合材料的界面經(jīng)過纖維與樹脂浸潤、樹脂固化而形成[34]，其性質(zhì)與其他兩相不同，更易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。界面在復(fù)合材料內(nèi)部占比不大，纖維(5-7cm)復(fù)合材料每100cm3體積中,界面面積僅為3-7×106cm2[35]。界面在復(fù)合材料中傳遞載荷，控制材料的宏觀力學(xué)性能[36,37]，研究復(fù)合材料界面性能對拓

東華大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章碳纖維表面改性13圖2-1碳纖維去漿裝置2.1.3低壓等離子體處理將去除表面漿料后的碳纖維絲束稍作展開，逐根平行伸直地固定在20cm×20cm的紙框上，放入低壓等離子體處理裝置（如圖2-2所示），處理氣體為空氣，分別在100W、200W、300W功率下，處理60s、120s、180s，控制處理壓強為30Pa�？諝庵械脑踊蛟訄F在真空室中被電離產(chǎn)生等離子體，等離子體撞擊碳纖維表面，產(chǎn)生刻蝕、氧化等作用。將經(jīng)過不同條件處理的碳纖維分別裝入密封袋中標(biāo)注處理條件以待測試。（a）（b）圖2-2低壓等離子體處理：（a）裝置示意圖；（b）原理示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳纖維復(fù)合材料汽車零部件開發(fā)與應(yīng)用前景[J]. 陳洪興,李文龍,梁敏杰.  中國新技術(shù)新產(chǎn)品. 2019(24)
[2]碳纖維增強聚丙烯復(fù)合材料的研究進展及應(yīng)用[J]. 趙彩純,龐國星,崔之燦,李鑫,彭智權(quán).  廣州化工. 2019(22)
[3]科思創(chuàng)熱塑性復(fù)合材料為蔚來汽車帶來全新外觀表現(xiàn)力[J].   橡塑技術(shù)與裝備. 2019(20)
[4]纖維增強復(fù)合材料在汽車覆蓋件中的應(yīng)用[J]. 葉輝,劉暢,閆康康.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2020(02)
[5]2018全球碳纖維復(fù)合材料市場報告[J]. 林剛.  紡織科學(xué)研究. 2019(07)
[6]碳纖維增強高性能熱塑性復(fù)合材料界面改性的研究進展[J]. 邢開,徐海兵,顏春,陳剛,陳明達,祝穎丹.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2019(05)
[7]金發(fā)科技熱塑性復(fù)合材料汽車輕量化產(chǎn)品成功量產(chǎn)[J].   模具制造. 2018(09)
[8]碳纖維復(fù)合材料翼子板在某車型上的應(yīng)用[J]. 王雪爭,代德才,門立忠,王帥,李飛.  汽車實用技術(shù). 2018(06)
[9]日本研發(fā)出世界首個碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料汽車底盤[J]. 錢伯章.  合成纖維. 2017(11)
[10]復(fù)合材料用高性能熱塑性樹脂最新進展[J]. 馬全勝,王寶銘.  玻璃鋼. 2017(03)

碩士論文
[1]單向復(fù)合材料界面對其力學(xué)性能影響的研究[D]. 潘自民.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3062545